تحسين التجارة البحرية باستخدام الرؤية الحاسوبية في الموانئ

مع نقل أكثر من 90% من البضائع بحرًا، تُعدّ الموانئ مراكز أساسية للتجارة العالمية. فهي تؤدي دورًا حيويًا في الربط بين البر والبحر. وغالبًا ما تتعامل الموانئ مع شحنات بضائع قيّمة، مثل المواد الخام والسلع المصنعة والمنتجات الاستهلاكية، ما يجعلها عناصر أساسية في سلسلة التوريد الدولية.

على مر السنين، غيّرت التقنيات المتطورة طريقة تشغيل الموانئ وإدارتها في جميع أنحاء العالم. وقد جعلت هذه الابتكارات إدارة الموانئ أسرع وأكثر أمانًا وموثوقية. وغالبًا ما تتضمن الابتكارات الحديثة في الموانئ الذكاء الاصطناعي (AI).

وعلى وجه الخصوص، تُحدث الرؤية الحاسوبية (CV)، وهي أحد فروع الذكاء الاصطناعي، تحولًا كبيرًا في عمليات الموانئ. إذ تتيح رؤية الذكاء الاصطناعي لأنظمة الحاسوب رؤية المعلومات المرئية وفهمها في الوقت الفعلي. ومن خلال تحليل الصور ومقاطع الفيديو، تستطيع نماذج الرؤية الحاسوبية مثل Ultralytics YOLO11 تحديد الأنماط واكتشاف الأجسام وتتبع الحركات في الوقت الفعلي. وتتيح الرؤى المستخلصة من تحليلات الصور تنفيذ العمليات بكفاءة ودقة أكبر، ما يوفر إمكانات واسعة في إدارة الموانئ.

فعلى سبيل المثال، يستخدم ميناء روتردام، وهو أكبر ميناء بحري في أوروبا، أنظمة الرؤية الحاسوبية لتحسين جداول الصيانة. وتستخدم أنظمته المدعومة بالذكاء الاصطناعي مراقبة الفيديو المباشر لمتابعة السفن ومعدات الميناء، ما يساعد العاملين في الميناء على التنبؤ بموعد الحاجة إلى الصيانة. وتُبقي المراقبة المنتظمة المعدات قيد التشغيل لمدة أطول، وتجعل عمليات الميناء أكثر سلاسة وسرعة.

في هذه المقالة، سنستعرض أمثلة متنوعة على الموانئ الذكية التي تستفيد من تقنية الرؤية الحاسوبية. كما سنناقش مزايا استخدام هذا الابتكار في الموانئ وعيوبه، مع النظر في آفاقه المستقبلية. لنبدأ!

أهمية الموانئ الذكية#

تستقبل الموانئ كميات هائلة من البضائع يوميًا، وتواجه تحديات مثل الحفاظ على كفاءة العمليات، وضمان سلامة العاملين، والحد من الاختناقات المرورية، والتعامل مع الأحوال الجوية السيئة. وقد يكون لتأخير مدته ساعة واحدة فقط تكلفة باهظة على شركات الشحن.

فعلى سبيل المثال، تشمل التكاليف المرتبطة باستغراق وقت طويل جدًا في تفريغ البضائع (غرامات التأخير)، والاحتفاظ بالحاويات مدة أطول من اللازم بعد تفريغها (رسوم الاحتجاز)، وتخزين البضائع في الميناء مدة إضافية (رسوم التخزين)، ووصول السفن متأخرة (رسوم الوصول المتأخر). ولتجنب هذه العقوبات الباهظة، تسعى شركات الشحن إلى التخطيط الدقيق لجداولها وأوقات سفرها وأنشطة الميناء.

ولإدارة عمليات الموانئ مع التصدي لهذه التحديات، تتجه شركات الشحن وسلطات الموانئ بشكل متزايد إلى حلول مؤتمتة متقدمة مدعومة بالذكاء الاصطناعي. وفيما يتعلق بالرؤية الحاسوبية، يمكن تدريب نماذج الرؤية على مجموعات بيانات ضخمة من الصور ومقاطع الفيديو لعمليات الموانئ.

يمكن استخدام النماذج المدرّبة لتنفيذ مهام مثل اكتشاف حاويات البضائع وتتبعها أثناء تحميلها وتفريغها. كما يمكن للرؤية الحاسوبية المساعدة في تعزيز سلامة الموانئ من خلال تتبع موظفي الميناء الذين ينقلون حاويات بضائع ثقيلة.

تطبيقات الرؤية الحاسوبية في الموانئ#

بعد أن فهمنا أهمية تقنيات الذكاء الاصطناعي والرؤية الحاسوبية وقيمتها في الموانئ، دعونا نلقي نظرة أقرب على بعض أمثلة الموانئ الذكية التي توضح كيفية استخدام الرؤية الحاسوبية.

استخدام الرؤية الحاسوبية للحفاظ على سلامة الموانئ#

يمكن لنماذج الرؤية الحاسوبية، مثل Ultralytics YOLO11 وUltralytics YOLOv8، تتبع العاملين وضمان الامتثال لبروتوكولات السلامة. كيف يحدث ذلك؟ يدعم كل من YOLO11 وYOLOv8 مهام الرؤية الحاسوبية المختلفة، مثل اكتشاف الأجسام، الذي يحدد الأجسام في صورة أو مقطع فيديو ويصنفها، وتتبع الأجسام، الذي يراقب حركة هذه الأجسام بمرور الوقت.

يمكن استخدام هذه المهام في حالات استخدام متنوعة لسلامة العاملين. ومن الأمثلة الجيدة استخدام اكتشاف الأجسام لاكتشاف معدات الحماية الشخصية (PPE) لدى موظفي الميناء، مثل الخوذ والسترات.

الشكل 1. مثال على استخدام Ultralytics YOLOv8 لاكتشاف معدات الحماية الشخصية PPE للتحقق من الامتثال لمعايير سلامة الميناء.

وبالمثل، يمكن أيضًا استخدام أنظمة الموانئ الذكية المدمجة بقدرات الرؤية الحاسوبية، مثل تتبع الأجسام، لمراقبة مواقع العاملين وتتبع تحركاتهم في الوقت الفعلي لاكتشاف المخاطر ومنع الحوادث.

من خلال تحليل لقطات الفيديو المباشرة، تستطيع نماذج الرؤية تحديد الأخطار المحتملة، مثل الأجسام الساقطة أو دخول العاملين إلى مناطق معرضة للخطر. ويمكن تهيئة النظام لإرسال تنبيهات فورية إذا دخل أحد العاملين عن طريق الخطأ إلى منطقة محظورة أو اقترب أكثر من اللازم من الآلات الثقيلة.

ملاحة السفن ومراقبتها بالذكاء الاصطناعي في الموانئ#

يمكن أن تؤدي حلول الرؤية الحاسوبية دورًا مهمًا في تحسين الملاحة البحرية. ويمكن استخدام الأنظمة البحرية المدمجة بالرؤية الحاسوبية وإرسالات نظام التعرف الآلي (AIS) (وهي إشارات من السفينة تتضمن هويتها وموقعها وسرعتها وغير ذلك) وأجهزة الاستشعار المتقدمة الأخرى، للحصول على رؤى حول موقع السفينة. واستنادًا إلى هذه الرؤى، يستطيع نظام الذكاء الاصطناعي رسم مسار مثالي للسفينة، مع ازدحام أقل وكفاءة أعلى في استهلاك الوقود. كما تتيح هذه الرؤى للطاقم تجهيز الميناء لعمليات مثل التحميل والتفريغ دون أي وقت انتظار.

يمكن لسلطات الموانئ استخدام تقنيات الرؤية الحاسوبية، مثل اكتشاف الأجسام، لاكتشاف الأجسام في البحر وتتبعها من أجل ملاحة آمنة. فعلى سبيل المثال، يستخدم معهد أبحاث خليج مين في بورتلاند أنظمة كاميرات قائمة على الذكاء الاصطناعي لملاحة السفن وسلامتها. وتستخدم الكاميرات الرؤية الحاسوبية لاكتشاف السفن والقوارب والعوامات والأشخاص والمخاطر البحرية الأخرى، حتى ليلًا أو في ظروف الضباب. ومن خلال اكتشاف العوائق في البحر، يمكن لمشغلي السفن تجنب الحوادث والملاحة بسهولة.

الشكل 2. الذكاء الاصطناعي في المجال البحري: كاميرا مزودة بالرؤية الحاسوبية تكتشف الأجسام في البحر.

تسهيل مناولة البضائع من خلال التحول الرقمي للموانئ#

تُعد مناولة البضائع إحدى أكثر العمليات تعقيدًا في الموانئ بسبب استخدام الآلات الثقيلة وخطر سقوط الأجسام. وتُظهر الدراسات أن أكثر من 63% من حوادث الموانئ تقع أثناء تحريك البضائع وعمليات التحميل أو التفريغ. ويمكن تجنب هذه الحوادث من خلال تقليل حاجة العاملين إلى الاقتراب من الحاويات أو معدات الميناء الثقيلة لتنفيذ مهام مثل قراءة الملصقات أو فحص الأضرار.

يمكن لأنظمة الرؤية المساعدة في تحقيق ذلك من خلال التعرف على الملصقات الموجودة على الحاويات، وفحص حجمها ونوعها ووزنها وأختامها ووجهاتها، أو اكتشاف أي أضرار هيكلية. ومن دراسات الحالة المثيرة للاهتمام في هذا المجال محطة حاويات بيرايوس (PCT) في اليونان. يستخدم هذا الميناء كاميرات مدمجة بذكاء الرؤية الاصطناعي للتحقق من سلامة أختام الحاويات. يلتقط النظام صورًا للواجهة الأمامية لكل حاوية أثناء التحميل أو التفريغ. ثم يُستخدم اكتشاف الأجسام في الصور لتحديد مواقع أختام الحاويات. وإذا كان أحد الأختام مفقودًا أو تالفًا، يُطلق النظام تنبيهًا لإخطار سلطات الميناء من أجل إجراء مزيد من التحقيق.

الشكل 3. تُعد محطة حاويات بيرايوس في اليونان مثالًا جيدًا على ميناء ذكي.

المراقبة والتحكم في الوصول إلى الموانئ الذكية#

تتطلب مهام الأمن والمراقبة في الموانئ اهتمامًا مستمرًا. وتحتاج مراقبة كامل نطاق الميناء وعملياته إلى عدد هائل من العاملين. وحتى أصغر ميناء في العالم، وهو ديبو باي في أوريغون، يغطي مساحة قدرها ستة أفدنة. وتجعل المساحة الشاسعة والحاويات المتراصة بكثافة من المستحيل عمليًا على البشر مراقبته يدويًا على مدار الساعة.

باستخدام الرؤية الحاسوبية، يمكن مراقبة عمليات الميناء عند نقاط وصول متعددة، ورصد أي عمليات دخول غير مصرح بها فورًا. ويمكن لتقنيتي التعرّف الضوئي على الحروف (OCR) والتعرّف الآلي على لوحات المركبات (ANPR) قراءة لوحات ترخيص المركبات الداخلة إلى الموانئ والخارجة منها لاكتشاف المركبات غير المصرح لها. ولإضافة طبقة أمنية أخرى، يمكن أيضًا استخدام أنظمة التعرّف على الوجوه للتحقق المتقاطع من هويات السائقين والركاب داخل المركبات.

الشكل 4. مثال على استخدام الرؤية الحاسوبية لقراءة لوحة ترخيص سيارة.

فعلى سبيل المثال، يستخدم ميناء فالنسيا في إسبانيا نظام رؤية حاسوبية يضم طائرات مسيّرة ذاتية التشغيل، واتصالًا بشبكة 5G، وسماعة واقع معزز (AR) لمراقبة أمن الميناء. وتُستخدم الطائرات المسيّرة ذاتية التشغيل للقيام بدوريات منتظمة في الميناء، ويُحلَّل بث الفيديو باستخدام أنظمة قائمة على الرؤية عبر شبكة 5G. وتبحث نماذج الرؤية الحاسوبية عن أي عمليات تسلل أو أنشطة مريبة. وعند اكتشاف أي أمر غير اعتيادي، تُنشأ تنبيهات. وباستخدام سماعة الواقع المعزز، يستطيع فريق الأمن حتى إلقاء نظرة على المنطقة التي صدر بشأنها التنبيه لفهم مدى خطورة الحادث.

اكتشاف انسكابات النفط بمساعدة رؤية الذكاء الاصطناعي#

تشكل انسكابات النفط تهديدًا بيئيًا كبيرًا، لا سيما أثناء عمليات تحميل وتفريغ السفن في الموانئ. وتشير الدراسات إلى أن نحو 29% من انسكابات النفط المتوسطة والصغيرة (من 7 إلى 700 طن) تحدث أثناء هذه الأنشطة. ورغم أن هذه الانسكابات قد لا تكون مرئية بسهولة وقد تبدو غير ضارة، فإن عواقبها البيئية قد تكون وخيمة.

تُعد المراقبة اليدوية لهذه الانسكابات صعبة بصفة خاصة في مناطق الموانئ الكبيرة. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن للكاميرات المتقدمة لاستشعار المياه والمزودة ببرمجيات الرؤية الحاسوبية أن توفر حلًا فعالًا. ومن خلال تحليل لقطات الفيديو، تستطيع هذه الأنظمة اكتشاف انسكابات النفط في الوقت الفعلي، ما يتيح الاستجابة السريعة وجهود التنظيف.

الشكل 5. مثال على ميناء ذكي: اكتشاف انسكابات النفط في المحيط.

في الواقع، يستخدم ميناء أنتويرب، وهو ثاني أكبر ميناء في أوروبا، تقنية الرؤية الحاسوبية للحد من تأثير انسكابات النفط. وتراقب طائرات مسيّرة يتم التحكم فيها عن بُعد مناطق المياه المحيطة. وبفضل تزويدها بقدرات الرؤية الحاسوبية، تستطيع هذه الطائرات اكتشاف انسكابات النفط في مناطق الميناء القريبة. ويمكّن ذلك سلطات الميناء من تحديد مناطق الانسكاب المركّزة ومعالجتها بسرعة، ما يحسن جودة المياه على طول السواحل.

فوائد الرؤية الحاسوبية في الموانئ وقيودها#

يحقق اعتماد الرؤية الحاسوبية في إدارة الموانئ مزايا عديدة، ويدفع إلى تطوير حلول مخصصة لمواجهة التحديات الفريدة. وفيما يلي نظرة سريعة على بعض هذه الفوائد:

• تحسين الخدمات اللوجستية البحرية: يؤدي الذكاء الاصطناعي في المجال البحري ضمن سلاسل التوريد إلى رفع مستوى الكفاءة التشغيلية في الخدمات اللوجستية. ويمكن استخدام الأنظمة القائمة على الرؤية لمراقبة تبادل البضائع بين ممرات الشحن وخدمات الموانئ ومناولة البضائع وغير ذلك.

• اتخاذ القرارات المستندة إلى البيانات: بفضل الرؤى المستخلصة من تحليل الصور ومقاطع الفيديو، تستطيع إدارة الميناء اتخاذ قرارات مدروسة.

• تحسين التنبؤ بالمسارات: يمكن لأنظمة رؤية الذكاء الاصطناعي تحليل البيانات المرئية، مثل اللقطات المباشرة من الموانئ والسفن، لمساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعي في اقتراح مسارات محسّنة.

• خفض تكاليف العمالة: من خلال أتمتة مهام مثل مراقبة السفن وفرز البضائع وتتبع السفن باستخدام الرؤية الحاسوبية، تستطيع الموانئ تقليل اعتمادها على العمالة البشرية.

رغم أن حلول CV توفر مزايا عديدة، فإن تطبيقها في الموانئ ينطوي على تحديات معينة ينبغي أخذها في الاعتبار. وفيما يلي بعض القيود التي يجب مراعاتها:

• ارتفاع التكاليف الأولية: يتطلب تطبيق حلول الرؤية الحاسوبية المطابقة لمعايير القطاع في الموانئ استثمارًا كبيرًا في الأجهزة وخبرات الذكاء الاصطناعي والبنية التحتية الحاسوبية.

• القيود البيئية: يمكن للأحوال الجوية غير المستقرة، لا سيما في المناطق الساحلية، مثل المطر والضباب، أن تؤثر في جودة الصور ومقاطع الفيديو وتؤدي إلى ضعف أداء نماذج الذكاء الاصطناعي.

• تنوع أحجام حاويات الشحن: تختلف حاويات الشحن في الحجم واللون والملصق والشكل، ما يجعل تتبعها صعبًا على الأنظمة القائمة على الرؤية. وقد تتطلب نماذج الرؤية الحاسوبية تدريبًا إضافيًا للتعامل مع هذا التنوع.

• عدم استقرار اتصالات الشبكة: يُعد اتصال الشبكة المستقر أمرًا أساسيًا لأنظمة الرؤية الحاسوبية القائمة على السحابة، إذ يمكن أن تتسبب الانقطاعات في تأخيرات وأوجه قصور ومخاطر تتعلق بالسلامة في عمليات الموانئ.

مستقبل الرؤية الحاسوبية في الموانئ#

وفقًا للتقارير، من المتوقع أن ينمو سوق الموانئ الذكية العالمي بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) مثير للإعجاب يبلغ 24.16%، ليصل إلى 6.1 مليارات دولار بحلول عام 2033. ويسلط هذا النمو الضوء على الاستخدام المتزايد لتقنيات متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي والرؤية الحاسوبية وإنترنت الأشياء (IoT) في عمليات الموانئ الحديثة. ومع ازدياد كفاءة الموانئ وذكائها، يُرجح أن تؤدي الرؤية الحاسوبية دورًا محوريًا في أتمتة المهام وتحسين السلامة وزيادة الكفاءة التشغيلية.

عند دمجها مع تقنيات مثل IoT وblockchain والبيانات الضخمة، يُتوقع أن تتيح الرؤية الحاسوبية حلولًا متقدمة ومعقدة مدعومة بالذكاء الاصطناعي، مثل تتبع البضائع في الوقت الفعلي والصيانة التنبؤية لمعدات الموانئ. وستعمل هذه الابتكارات على تبسيط عمليات الموانئ وتعزيز الاستدامة من خلال تحسين استخدام الطاقة والحد من انبعاثات الكربون.

أهم الاستنتاجات حول الموانئ الذكية#

من خلال دمج الرؤية الحاسوبية في إدارة الموانئ، يمكننا تعزيز السلامة والكفاءة والأمن. ومن مراقبة أنشطة العاملين إلى أتمتة المهام المعقدة مثل مناولة البضائع وملاحة السفن، يمكن لتطبيقات الرؤية الحاسوبية توفير مجموعة واسعة من الاستخدامات ومعالجة التحديات الحرجة في إدارة الموانئ.

يسلط الاتجاه نحو الأتمتة والعمليات المدعومة بالذكاء الاصطناعي الضوء على إمكانات حلول رؤية الذكاء الاصطناعي. ومن خلال اعتماد هذه التقنيات المتقدمة، يمكن للموانئ ترسيخ مكانتها بوصفها جهات رائدة في القطاع البحري العالمي، والمساهمة في النمو الاقتصادي والاستدامة البيئية.

انضم إلى مجتمعنا وتفقّد مستودعنا على GitHub لمعرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي. واستكشف تطبيقات أخرى مثيرة للاهتمام لـالذكاء الاصطناعي في التصنيع والرؤية الحاسوبية في الرعاية الصحية.